CN208796122U - 一种新型的温度检测及控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一种新型的温度检测及控制电路，属于温度检测技术领域，所设计电路基于单片机并采用数字化单总线技术。通过温度传感器读取温度值，然后通过单总线芯片DS2405传送到单片机进行处理，单片机根据读取的温度值，对单总线芯片DS2405发送命令，来控制电机的运转，最终实现对温度的控制，单片机通过显示电路把温度显示出来，如果温度超过报警值则通过报警电路发出警报，最后单片机通过CAN通讯与外部发生数据交换。

Description

一种新型的温度检测及控制电路

技术领域

本实用新型设计属于温度检测技术领域，主要是一种高精度、高效率、低功耗的温度检测及控制电路。

背景技术

温度的检测及控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、车间等场所的温度检测及控制。目前的温度检测及控制电路大多由模拟温度传感器、多路模拟开关、A/D转换器等组成，这种电路的温度采集需要大量的测温电缆，才能把信号送到采集卡上，安装和拆卸繁杂，成本也高，同时线路上传送的是模拟信号，易造成干扰和损耗，测量误差也比较大。

为了解决以上问题，本发明设计了一种新型的温度检测及控制电路，电路基于单片机并采用数字化单总线技术。通过温度传感器读取温度值，然后传送单片机处理，并由单片机发送指令，最终实现对温度的控制，单片机通过显示电路把温度显示出来，如果温度超过预警值则通过声光报警电路发出警报，最后单片机通过CAN通讯与上位机发生数据交换。

发明内容

本实用新型的目的在于改进现有技术和成本的不足，设计一种连接简单、抗干扰能力强，精度高并且成本低廉的温度检测及控制电路。

本设计系统主要由七部分组成：第一部分为电源电路，电源电路产生+5V电压，为MCU电路、CAN通讯模块、温度传感器、报警电路、按键电路、显示模块和温度测量及调节电路供电。第二部分是MCU电路，它是整个系统的核心部分，负责温度值读取计算和发送控制指令。第三部分是CAN通讯模块，该模块负责本系统和外部的数据通讯。第四部分是按键电路，通过按键电路对报警值进行设定。第五部分是报警电路，当达到报警值，该电路将发出声光报警。第六部分是显示模块，显示当前各个采集点位置的温度值和设定的报警值。第七部分是温度测量及调节电路，负责温度的采集读取，并当达到温度报警值时，负责启动或关停电机，来升温或降温。

所述的电源电路用于整个系统的供电，包括LM2674-5开关电源芯片U1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电感L2、二极管D1、稳压二极管D2、保险丝FU1和压敏电阻RV1。电源电路能为整个系统提供稳定的电压输入，使其正常运行。

所述的MCU电路用于整个系统的数据读取和处理，包括单片机芯片U2、晶振Y1、电阻R1、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9和电容C10。其中单片机芯片U2型号为MC9S08DZ60。

所述的CAN通讯电路用于本系统和上位机的数据通讯，包括CAN芯片U3、电容C11和电容C12。其中CAN芯片U3的型号为CTM8251CT。

所述的按键电路用于对报警值上下限的设定，包括按键S1、按键S2、按键S3、按键S4、按键S5、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、和电容C17。其中按键S1的作用为进入报警值设定界面；按键S2的作用为模式选择(设定报警上限值或下限值的选择)；按键S3的作用为位数选择，报警值设定精确到小数点后两位；按键S4的作用为数值加一；按键S5的作用为数值减一。

所述的报警电路的作用为发出声光报警，包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、三极管T1、蜂鸣器B1、二极管D3(绿色)，二极管D4(红色)，二极管D5(红色)。其中二极管D3作用为正常工作时亮起，反之熄灭；二极管D4作用为达到上限报警值是亮起；二极管D5作用为达到下限报警值时亮起。

所述的显示模块作用为显示采集点温度值和报警设定值，包括芯片U4。其中芯片U4型号为JXD12864-1，是一块3.5英寸的蓝色显示屏。

所述的温度测量及调节电路的作用为温度的采集和控制电机的运行，包括芯片U5、芯片U6、芯片U7、芯片U8、芯片U9、电阻R14、电阻R15。其中单总线芯片U5、U7和U8的型号为DS2405，芯片U6和U9的型号为DS18B20，芯片DS18B20的作用是进行温度采集。

本实用新型温度检测及控制电路具有的优点：

本实用新型温度检测和控制电路成本低廉，硬件连接简单，采用单总线方式读取数据，扩展性好。

本实用新型温度检测及控制电路中所应用的单总线原理：

本电路采用单总线技术设计，单片机为主控芯片，单片机和所有的DS2405芯片只通过一根信号线相连，这一根信号线称作单总线。所有温度传感器通过单总线芯片DS2405挂在单总线上，所有的DS2405都是单总线的从设备。单片机通过控制单总线芯片DS2405来选择读取的从设备温度值。如果需要扩展只要在单总线上加入DS2405芯片即可，并且DS2405芯片无需外接电源，具有无限扩展性。

本实用新型温度检测及控制电路通讯距离长。采用CAN通讯作为与上位机的通讯协议，数据传输距离可达5Km，而不发生数据损失。

本实用新型温度检测及控制电路测量温度范围高，误差小，转换速度快。温度测量范围为-55～+125℃，最大误差分辨率为0.2℃，温度转换速度不超过93.75ms。

本实用新型绝缘检测电路对环境依靠度小、抗干扰能力强。温度的采集选用了单总线数字化器件，其能够直接读出被测温度，并且直接以数字量的方式传送给单片机，免去了AD转换和传输过程中的数据损耗。

附图说明

图1为系统构成示意图

图2为MCU系统电路示意图

图3为按键、显示及报警电路示意图

图4为温度测量及调节电路示意图

具体实施方式

如图1所示，本新型温度检测及控制电路的整个系统包括：电源电路(用于整个系统的供电)；MCU电路(用于温度值读取计算和发送控制指令)；CAN通讯模块(用于和外界的数据通讯)；按键电路(用于报警值的设定)；显示模块(用于显示各个采集点位置的温度值和设定的报警值)；温度测量及控制电路(用于温度的采集和电机的启动)。

如图2所示为MCU系统电路示意图。保险丝FU1一端和输入电源正极相连，另一端与压敏电阻RV1、电容C1的一端和L1相连，压敏电阻RV1的另一端和电容C1的另一端以及L1相连并和电源负极连接。二极管D1的一端和L1相连，二极管D1的另一端与电容C2的一端和开关电源芯片U1的VIN管脚相连，电容C2的另一端与开关电源芯片U1的GND引脚相连并接地，开关电源芯片U1的VSW引脚和电容U3的一端相连，开端电源芯片U1的CB引脚和电容U3的另一端以及二极管D2和电感L2的一端相连，开关电源芯片U1的FB引脚和电感L2的另一端、电容C4的一端、芯片U3的VCC引脚、电容C11的一端、电容C12的一端、芯片U2的VSSA/VREFL引脚和VDD引脚、电容C9的一端、电容C10的一端、电容C5的一端以及电容C6的一端相连，二极管D2的另一端和电容C4的另一端相连并接地，电容C11的另一端和电容C12的另一端相连并接地，芯片U3的GND引脚接地，芯片U3的TXD引脚和RXD引脚分别与芯片U2的PTE6/TXCAN引脚和PTE7/RXCAN引脚相连，芯片U3的CANH引脚、CANL引脚和CANS引脚与上位机相连，电容C9的另一端和电容C10的另一端相连并接地，芯片U2的VDDA/VREFH引脚和VSS引脚接地，芯片U2的PTG1/XTAL引脚和晶振Y1的一端、电阻R1的一端以及电容C8的一端相连，芯片U2的PTG0/EXTAL引脚和晶振Y1的另一端、电阻R1的另一端以及电容C7的一端相连，电容C7的另一端和电容C8的另一端相连并接地，电容C5的另一端和电容C6的另一端相连并接地。

如图3所示为按键、显示及报警电路示意图。按键S1的一端和电容C13的一端、按键S2的一端、电容C14的一端、按键S3的一端、电容C15的一端、按键S4的一端电容C16的一端、按键S5的一端以及电容C17的一端相连并接地，按键S1的另一端和电容C13的另一端以及电阻R2的一端相连并接单片机的PTB7引脚，按键S2的另一端和电容C14的另一端以及电阻R3的一端相连并连接到单片机的PTB6引脚，按键S3的另一端和电容C15的另一端以及电阻R4的一端相连并连接到单片机的PTB5引脚，按键S4的另一端和电容C16的另一端以及电阻R5的一端相连并连接到单片机的PTB4引脚，按键S5的另一端和电容C17的另一端以及电阻R6的一端相连并连接到单片机的PTB3引脚，电阻R2的另一端和电阻R3的另一端、电阻R4的另一端、电阻R5的另一端以及电阻R6的另一端相连并接VCC，电阻R7的一端与单片机PTA2引脚相连，电阻R7的另一端和电阻R8的一端以及三极管T1的基极相连，电阻R8的另一端和三极管T1的发射极相连并接地，三级管T1的集电极和蜂鸣器B1的一端相连，蜂鸣器B1的另一端接VCC，芯片U4的LED-引脚和GND引脚接地，芯片U4的LED+引脚和VCC引脚接VCC，芯片U4的VOUT引脚和电阻R12的一端以及电阻R13的一端相连，电阻R12的另一端接VCC，电阻R13的另一端接地，芯片U4的RST引脚接单片机的PTA1引脚，芯片U4的PSB引脚接单片机的PTA0引脚，芯片U4的E引脚接单片机的PTG5引脚，芯片U4的RW引脚接单片机的PTG4引脚，芯片U4的RS引脚接单片机的PTF2引脚，芯片U4的NC引脚和V0引脚悬空，芯片U4的DB7、DB6、DB5、DB4、DB3、DB2、DB1和DB0引脚分别接单片机的PTD0、PTD1、PTD2、PTD3、PTD4、PTD5、PTD6和PTD7引脚。

如图4所示为温度测量及控制电路示意图。芯片U5的PIO引脚和芯片U7的PIO引脚以及芯片U8的PIO引脚相连并接单片机的PTG3引脚，芯片U5的I/O引脚和芯片U6的I/O引脚以及电阻R14的一端相连，芯片U5的GND引脚和芯片U6的GND引脚相连并接地，电阻R14的另一端和芯片U6的UDD引脚相连并接VCC，芯片U7的I/O引脚接电机，芯片U7的GND引脚接地，芯片U8的I/O引脚和芯片U9的I/O引脚以及电阻R15的一端相连，电阻R15的另一端和芯片U9的UDD引脚相连并接VCC，芯片U8的GND引脚和芯片U9的GND引脚相连并接地。

本实用新型的工作过程：首先，温度传感器采集温度，并通过单总线芯片DS2405把温度值传送给单片机。单片机则把传感器采集的温度值通过显示电路显示出来，如果温度值超过报警值则通过报警电路进行报警，然后单片机通过单总线芯片DS2405对电机发送指令，来启动加热或制冷。根据温度要求可以通过按键电路改变报警值，从而改变报警条件。单片机还通过CAN通讯与外部实时保持数据通讯。

Claims (6)

1.一种新型的温度检测及控制电路，其特征在于：包括电源电路、MCU电路、CAN通讯电路、按键电路、报警电路、显示模块、温度测量及调节电路，

所述电源电路为整个系统供电，为系统的正常运行提供动力；

所述MCU电路所述MCU电路是通过I/O口和外围电路的连接来完成电路控制和数据处理的功能；

所述CAN通讯电路用于本系统和上位机之间的数据通讯；

所述按键电路用于对报警上下限值的设定；

所述报警电路用于当温度达到报警上下限值时，发出声光报警；

所述显示模块用于数据的显示；

所述温度测量及调节电路用于温度的采集和电机的启动。

2.根据权利要求1所述的一种新型的温度检测及控制电路，其特征在于：所述MCU电路包括芯片U2、晶振Y1、电阻R1、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9和电容C10，其中芯片U2型号为MC9S08DZ60。

3.根据权利要求1所述的一种新型的温度检测及控制电路，其特征在于：所述CAN通讯模块包括芯片U3、电容C11和电容C12，其中芯片U3的型号为CTM8251CT。

4.根据权利要求1所述的一种新型的温度检测及控制电路，其特征在于：所述显示模块包括芯片U4，其中芯片U4的型号为JXD12864-1。

5.根据权利要求1所述的一种新型的温度检测及控制电路，其特征在于：所述温度测量及调节电路包括芯片U5、芯片U6、芯片U7、芯片U8、芯片U9、电阻R14、电阻R15，芯片U5的PIO引脚和芯片U7的PIO引脚以及芯片U8的PIO引脚相连并接单片机的PTG3引脚，芯片U5的I/O引脚和芯片U6的I/O引脚以及电阻R14的一端相连，芯片U5的GND引脚和芯片U6的GND引脚相连并接地，电阻R14的另一端和芯片U6的UDD引脚相连并接VCC，芯片U7的I/O引脚接电机，芯片U7的GND引脚接地，芯片U8的I/O引脚和芯片U9的I/O引脚以及电阻R15的一端相连，电阻R15的另一端和芯片U9的UDD引脚相连并接VCC，芯片U8的GND引脚和芯片U9的GND引脚相连并接地，其中芯片U5、U7和U8的型号为DS2405，芯片U6和U9型号为DS18B20。

6.根据权利要求5所述的一种新型的温度检测及控制电路，其特征在于：所述DS2405芯片为单总线器件。